实用智能窗帘控制器的设计
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智能窗帘控制装置(毕业设计论文)1000字智能窗帘控制装置是一种基于智能化技术的家居控制系统,通过对窗帘的控制,实现对室内光线和隐私的控制。
本文设计了一种智能窗帘控制装置,包括硬件和软件两部分。
硬件部分采用单片机和无线通信模块,实现对窗帘的控制和远程操作。
软件部分采用Android操作系统和APP应用程序实现人机交互和数据传输。
实验结果表明,本文所设计的智能窗帘控制装置系统性能稳定,操作简单易用,可以满足用户对窗帘控制的需求。
智能窗帘控制装置的设计,主要包括以下几个方面:1. 系统架构设计智能窗帘控制装置的系统架构包括三个部分:窗帘控制模块、通信模块和用户终端。
其中,窗帘控制模块主要包括电机控制模块、光敏检测模块和温湿度检测模块,实现对窗帘的控制和光线、温湿度的感知。
通信模块主要采用无线通信技术,实现本地和远程的控制和数据传输。
用户终端采用APP应用程序,通过Android操作系统实现人机交互和数据传输。
2. 窗帘控制模块设计窗帘控制模块主要包括电机控制模块、光敏检测模块和温湿度检测模块。
电机控制模块采用单片机实现对窗帘的控制,包括窗帘的开关、上升和下降控制。
光敏检测模块和温湿度检测模块主要用于感知室内光线和温湿度信息,实现对室内环境的监控和调节。
3. 通信模块设计通信模块采用无线通信技术,主要包括WiFi模块和蓝牙模块。
WiFi 模块实现本地和远程的控制和数据传输,蓝牙模块实现本地的控制和数据传输。
在设计过程中,需要考虑模块的通信速度、稳定性和传输距离等因素。
4. 用户终端设计用户终端采用APP应用程序,通过Android操作系统实现人机交互和数据传输。
用户可以通过APP实现对窗帘的控制和监控,包括窗帘的开关、上升和下降控制、光线和温湿度信息的查询和监测等。
总之,本文设计的智能窗帘控制装置采用单片机和无线通信模块,实现对窗帘的控制和远程操作。
通过Android操作系统和APP应用程序实现人机交互和数据传输。
智能家居环境下的智能窗帘控制系统设计智能家居是当下越来越普及的一种概念,将传统的家居环境与现代IT技术有机地结合起来,实现更加智能化、便捷化的生活方式。
智能窗帘控制系统作为智能家居的一种重要组成部分,也在不断地得到完善和改进。
如何设计一套高效、便捷、易用的智能窗帘控制系统,是当前所关注的重点。
一、智能窗帘的作用与发展智能窗帘是一种通过遥控、手势、语音等方式对窗帘开合和电机驱动进行远程控制的窗帘系统。
它不仅可以实现智能化开合窗帘,从而实现智能化控制屋内温度和光线,同时还可以保护隐私和安全等多种功能。
智能窗帘拥有较长的发展历史。
早在1970年代,美国就已经出现了遥控电动窗帘的产品。
随着电子技术和智能化技术的加速发展,智能窗帘的性能和功能在不断提高。
现在,智能窗帘已经实现了多种控制方式,可以与智能手机、家庭智能音箱等设备相连,实现更加智能化的控制方式。
二、智能窗帘控制系统的设计方案1.硬件方案智能窗帘控制系统的硬件包括电机、窗帘轨道、线路、传感器及控制器等组件。
智能窗帘电机通常采用直流电机或交流电机,可以实现单控、组合控制、集中控制等多种控制方式。
智能窗帘轨道是智能窗帘的主体结构,通常采用铝合金、钢、PVC等材质,应依据窗户的尺寸选择合适的尺寸。
智能窗帘控制系统的传感器包括环境传感器和人体感应器。
环境传感器可以检测室内的光照、温度、湿度等信息,从而实现智能控制。
人体感应器可以检测人的活动,从而实现自动化控制。
2.软件方案智能窗帘控制系统的软件包括应用程序、控制算法和通讯协议等。
应用程序是智能窗帘控制系统的核心,可以实现窗帘的开合、定时控制、遥控控制、语音控制等多种操作的界面。
控制算法可以集成多种控制方式,提高系统的控制精度和响应速度。
通讯协议可以实现智能窗帘与其他智能家居设备的互联功能。
三、智能窗帘控制系统的优势与应用场景分析智能窗帘控制系统具有以下几个方面的优势:1.便捷性:智能窗帘控制系统可以通过遥控、手势、语音等方式实现窗帘的开合,无需手动操作。
智能窗帘控制系统设计概述系统组成1.电动窗帘模块:包括电动驱动器、电动控制器和传感器等组件。
2.无线通信模块:负责传输控制信号,与用户手机或智能家居主控系统进行通信。
3.用户手机应用程序:提供用户界面,实现远程控制和定时操作等功能。
4.云端服务:负责存储用户数据和控制指令,并提供远程访问和控制的功能。
系统功能1.远程控制:用户可以通过手机应用程序随时随地对窗帘进行远程控制,实现打开、关闭、停止和调节等功能。
2.定时操作:用户可以根据自己的需要设置窗帘的定时打开或关闭,例如早上起床时自动打开窗帘,晚上睡觉时自动关闭窗帘等。
3.自动感应:系统可以通过传感器实现对环境变化的自动感应,例如当阳光过强时自动关闭窗帘,室内光线不足时自动打开窗帘等。
系统设计1.用户界面设计:手机应用程序提供友好的用户界面,包括窗帘状态显示、控制按钮和定时设置等功能。
2.通信模块设计:采用无线通信技术,如Wi-Fi或蓝牙,与用户手机进行通信,保证控制指令的传输可靠性和稳定性。
3.传感器设计:采用光敏传感器和温湿度传感器等,实现自动感应功能,能够根据环境变化自动控制窗帘的打开和关闭。
4.电动驱动器设计:选择适当的电动驱动器,确保其能够快速、平稳地控制窗帘的运动,并具备一定的承重能力。
5.数据存储与云端服务:用户的定时设置和控制记录等数据可以存储在云端,方便用户进行远程访问和控制。
云端服务还可以提供更多的智能化功能,如智能推荐、数据分析和故障诊断等。
系统优势1.提高居住舒适度:用户可以根据自己的需求随时调节窗帘,使室内光线和气温更加适宜,提高居住舒适度。
2.省时省力:用户无需亲自去拉动窗帘,可以通过手机进行控制,省去了繁琐的操作过程。
3.节能环保:系统的自动感应功能可以根据环境变化自动控制窗帘,使室内光线和温度保持在适宜的范围,降低了能耗,实现节能环保的目的。
总结智能窗帘控制系统是智能家居领域的一个典型应用,通过无线通信技术和传感器的应用,实现了远程控制、定时操作和自动感应等功能,提供用户更加方便和舒适的使用体验。
智能家居智能窗帘控制系统设计与实现随着科技的不断发展和普及,智能家居已经成为人们生活的一部分。
作为智能家居的一种重要形式,智能窗帘系统的出现改变了我们对生活的认知。
随着科技的不断进步,智能窗帘系统的功能也不断增强,许多厂家纷纷投入了大量的资源来研究智能窗帘的控制系统,以便让消费者拥有更好的使用体验。
本文将主要介绍智能家居智能窗帘控制系统的设计与实现。
一. 系统的设计1.1 系统框架设计智能窗帘控制系统是一个以窗帘控制为核心的一体化控制系统,可以做到远程和本地控制,由此可以实现多种窗帘控制方式。
系统的主要组成部分包括智能窗帘控制模块、窗帘控制器和用户终端。
1.2 功能结构设计智能窗帘控制系统的主要功能包括:开关控制、窗帘颜色调节、窗帘渐进式开启或关闭、遥控功能、定时功能和手动控制等。
1.3 软件系统设计智能窗帘控制软件系统,是整个智能家居系统中最核心的部分。
它需要完成智能窗帘控制与管理、功能实现集成、运行控制与优化等工作,不仅要保证系统的稳定性和数据安全性,同时也要提供丰富的用户体验。
为此,设计者在软件系统设计中应该合理设置窗帘控制状态、意图判断等算法。
二. 系统的实现2.1 系统硬件的实现智能窗帘控制系统通过电路、机械、电气等方面实现。
主要硬件包括:窗帘电机、红外遥控器、窗帘轨道、传感模块等。
2.2 系统软件的实现软件实现的主要依靠于操作系统,平台等。
在软件实现方面,需要对窗帘的状态进行检测和管理,同时要提供相应的窗帘控制接口。
需要用编程语言、算法和数据结构等,以实现功能的实现和优化,以供用户使用。
三. 使用效果智能窗帘控制系统实现后,能为用户带来极大的方便和工作效率的提高。
具体来说,其主要优势包括:3.1 实现窗帘的自动化控制,使得窗帘的开启和关闭等操作更加便捷和快速。
3.2 使用窗帘控制器,可以实现智能家居中的多种控制方式,包括手机端远程控制等。
3.3 窗帘控制器的使用,能够实现自动化的开关窗帘功能,也能够掌握窗帘的状态等信息,从而更好地控制窗帘。
智能遥控窗帘系统设计一、系统需求分析1.开关控制:用户可以通过手机APP随时远程控制窗帘的开关。
2.位置调节:用户可以通过手机APP实现对窗帘位置的调节,如窗帘的上升、下降、停止等。
3.定时控制:用户可以通过手机APP设置定时开关窗帘,以实现自动化的功能。
4.本地手动控制:在手机APP无法连接或用户不方便使用的情况下,用户也可以通过本地手动开关控制窗帘。
5.安全保护:系统应具备安全保护功能,防止窗帘过度撕裂或损坏。
二、系统设计方案1.硬件设计:a.控制器模块:通过无线通信技术与手机APP相连接,接收指令并控制窗帘的状态。
b.位置传感器:用于检测窗帘的位置,实现精确的位置调节功能。
c.动力装置:用于窗帘的上升、下降以及位置的调节,可以采用电机、电磁阀或气动装置等。
d.安全传感器:用于检测窗帘是否被卡住或窗帘布料是否撕裂,一旦检测到异常情况即刻停止窗帘的运动。
2.软件设计:a.手机APP:通过手机APP实现与智能遥控窗帘系统的连接,并提供可视化界面供用户操作。
用户可以在手机上通过点击按钮来实现对窗帘的开关、位置调节、定时控制等功能。
b.后台服务器:通过无线通信技术与控制器模块相连接,接收手机APP发送的指令,并将指令传输给控制器模块。
3.系统工作流程:a.用户打开手机APP,连接到智能遥控窗帘系统。
b.用户在手机APP上点击相应的按钮,发送指令给后台服务器。
c.后台服务器接收指令并传输给控制器模块。
d.控制器模块接收指令后,控制窗帘的状态,实现对窗帘的开关、位置调节等功能。
4.系统优势:a.方便快捷:用户可以通过手机APP实现远程遥控窗帘,不受时间和地点的限制。
b.智能化:窗帘可以根据用户的设定实现自动化的定时控制,提高生活的便利性。
c.安全可靠:系统具备安全保护功能,一旦检测到异常情况即刻停止窗帘的运动,避免安全隐患。
三、技术实现与应用前景1.技术实现:a. 采用无线通信技术,如Wi-Fi、蓝牙、ZigBee等,与手机APP相连接。
智能窗帘控制系统的设计研究智能窗帘控制系统是一种能够自动控制窗帘开关功能的智能设备。
它通过集成传感器、通信模块和控制器等技术,可以根据外界环境变化和用户需求,实现窗帘的自动开关、调节光线、防晒、保护隐私等功能。
本文将对智能窗帘控制系统的设计进行研究。
智能窗帘控制系统的设计主要包括硬件设计和软件设计两个方面。
在硬件设计上,需要选择合适的核心控制器、传感器、通信模块和执行装置等关键组件。
同时,还需要设计合理的电路板布局和供电管理系统,确保系统的可靠性和稳定性。
在软件设计上,需要编写控制算法和用户界面。
控制算法可以基于传感器数据和用户设置,实现自动开关、调节光线等功能。
用户界面可以通过手机App或者物理按钮等形式,让用户对系统进行操作和设置。
智能窗帘控制系统的传感器选择非常关键,常见的有光照传感器、温湿度传感器和人体红外传感器等。
光照传感器可以检测到室内外的光线强度,根据设定的阈值来自动控制窗帘的开关。
温湿度传感器可以检测到室内的温度和湿度,调节窗帘的开度以实现舒适的室内环境。
人体红外传感器可以检测到人体的存在,实现智能感应功能,当有人进入房间时自动开启窗帘。
通信模块可以选择无线通信模块,例如Wi-Fi、蓝牙或者Zigbee等。
这样用户就可以通过手机App或者智能家居中心来远程控制窗帘的开关,实现智能化的控制。
对于执行装置的选择,可以采用电动窗帘系统。
电动窗帘可以通过电机驱动,实现窗帘的开合,还可以借助编码器来实现位置反馈,确保窗帘的开合度和位置精度。
除此之外,还可以考虑将智能窗帘控制系统与其他智能设备进行联动,实现更多的功能。
例如,可以利用声音识别技术与智能音箱联动,通过语音指令来控制窗帘的开关。
又如,可以与智能家居安防系统联动,当检测到入侵时自动关闭窗帘,保护隐私和安全。
在设计过程中,需要考虑系统的稳定性、可靠性和安全性。
在电路布局上,要合理分离和隔离高电压和低电压电路,保证系统的稳定运行。
在软件设计上,要进行充分的功能测试和性能验证,确保系统的可靠性。
智能家居中的智能窗帘控制系统设计与实现随着智能技术的不断发展,智能家居也变得越来越普及。
从智能灯、智能空调、智能音响到智能窗帘,智能家居产品的种类越来越丰富。
其中,智能窗帘控制系统作为智能家居的一个重要组成部分,起到了重要作用。
本文将介绍智能家居中的智能窗帘控制系统的设计与实现。
一、智能窗帘控制系统的需求智能窗帘控制系统是指一款通过智能家居设备,可以实现对窗帘的控制,提供了手动操作和自动化操作两种方式。
其主要应用场景集中在家庭和办公环境中,可以方便地控制窗帘的开关,调节窗帘的开合程度,保证室内温度和光线合适。
因此,在设计智能窗帘控制系统时需要考虑用户需求,主要分为以下几个方面:1.良好的用户体验。
用户需要方便好用的操作界面,以便轻松控制窗帘的开合。
2.智能化的控制。
通过传感器和控制系统,实现对窗帘的自动化控制,提高用户体验和电能利用效率。
3.安全可靠。
设计智能窗帘控制系统时需要考虑控制信号传输的安全性,避免因为信号干扰等原因造成窗帘控制失败。
4.扩展性和兼容性。
设计的智能窗帘控制系统需要具有一定的扩展性,能够兼容多种窗帘材料和窗户样式。
二、智能窗帘控制系统的设计思路在智能窗帘控制系统的设计中,接下来需要考虑的主要问题是系统的结构设计、信号传输、用户接口和控制算法等方面的问题。
1.结构设计智能窗帘控制系统的设计需要考虑不同规格的窗户,以及不同高度和重量的窗帘。
系统主要由控制盒、控制器、电机、传感器和窗帘组成。
控制盒放置在墙角,电机和传感器安装在窗帘上,通过信号传输进行互联。
2.信号传输智能窗帘控制系统的信号传输需要考虑安全可靠。
传输信号采用无线方式,通过加密技术和干扰技术,确保传输的安全性。
同时,还需要考虑传输距离和传输速率等问题,以确保控制系统的高效稳定。
3.用户接口智能窗帘控制系统的用户界面应该方便实用,操作便捷。
用户可以通过手机APP或遥控器启动和关闭窗帘,设置自动化使窗帘按照预定时间和光照条件进行开闭程度预设。
智能家居中的智能窗帘控制系统设计智能家居已经成为了人们日常生活中越来越不可或缺的一部分,其中智能窗帘控制系统是智能家居中重要的一部分,因为能够智能地控制窗帘的开合关键体现了智能家居的核心理念:提高生活质量和便利性。
智能窗帘控制系统设计需要考虑的因素有很多,比如系统的软硬件设计、与其他智能设备的联动、安全性等等。
下面,我们将从这些角度分别来探讨智能窗帘控制系统的设计要点。
一、软硬件设计智能窗帘控制系统的软硬件设计应该考虑功能、易用性、可靠性和易于维护等方面,通过合理的设计可以实现窗帘智能化、自动控制、远程控制、定时控制等功能。
首先要考虑的是窗帘追踪功能,智能窗帘控制系统需要通过光线传感器等传感器技术来自动判断窗帘的开合状态,从而确定窗帘应该打开还是关闭。
这一过程需要用到单片机或微控制器等硬件设备来实现,可以根据传感器输出的信号来控制窗帘马达的转动。
其次,智能窗帘控制系统还需要具备远程控制和定时控制能力。
这需要用到无线通信技术,可以通过Wi-Fi或蓝牙等技术实现从智能手机等终端设备控制窗帘的开合。
同时,定时控制是智能家居中比较基础的功能,可以通过编写简单的程序来实现。
最后,智能窗帘控制系统还要能够记忆用户的使用习惯,不断学习适应用户习惯来自动控制窗帘开合,这也需要软硬件系统具备强大的处理功能和记忆功能。
二、与其他智能设备的联动智能窗帘控制系统的另一个重要的设计需求是与其他智能设备实现联动。
智能家居的一个重要特点就是互联网+,智能设备之间可以互相联动实现更为智能和便捷的功能。
例如,如果智能家居中有温度传感器,智能窗帘控制系统就可以配合温度传感器来自动调节窗帘的开合程度,使得室内温度始终保持在用户设定的温度范围内。
此外,智能窗帘控制系统还可以与智能音箱、智能门锁、智能灯具等设备联动,实现生活的智能化。
例如用户离开家时,智能窗帘控制系统可以实现远程关闭窗帘、锁门等功能。
三、安全性智能窗帘控制系统也需要考虑安全性,确保系统的可靠性和用户数据的安全。
智能家居中的智能窗帘控制系统的设计与实现随着人们物质生活水平的提高,人们对于生活质量的需求逐渐增加,智能家居成为了一个越来越热门的话题。
在智能家居系统中,智能窗帘控制系统是一个非常重要的组成部分。
智能窗帘控制系统不仅可以提高生活品质,还可以实现智能化的控制和管理,非常方便。
本文将介绍智能家居中的智能窗帘控制系统的设计和实现。
一、智能窗帘控制系统的设计智能窗帘控制系统需要实现以下功能:1、手动控制窗帘的开关。
用户可以通过智能手机App或者遥控器来手动控制窗帘的开关。
2、自动控制窗帘的开关。
系统需要根据环境情况来自动控制窗帘的开关,例如光照强度、温度等。
3、智能化管理。
系统需要支持智能化管理,例如定时开关、语音控制等。
基于以上需求,可以设计出以下的智能窗帘控制系统的架构图:从架构图可以看出,系统由硬件和软件两部分组成。
硬件主要包括窗帘电机、控制电路板、传感器等;软件主要包括移动App和主控制程序。
硬件与软件之间通过WiFi或者蓝牙进行通讯,实现窗帘的各种控制和管理。
二、智能窗帘控制系统的实现1、硬件实现硬件实现包括窗帘电机、控制电路板、传感器等部分。
窗帘电机是控制窗帘开关的核心组件,可以使用直流电机或者步进电机。
控制电路板由主控芯片、WiFi模块、传感器、电源等部分组成,可以实现窗帘的各种控制和管理功能。
传感器可以选择光照传感器、温度传感器等,实现自动控制功能。
2、软件实现软件实现主要包括移动App和主控制程序两部分。
移动App可以在智能手机上安装,提供手动控制、定时开关、语音控制等功能。
主控制程序在控制电路板中运行,实现与移动App的通讯和系统的各种控制和管理功能。
通过WiFi或者蓝牙通讯可以实现App与主控制程序之间的数据传输。
三、智能窗帘控制系统的应用场景智能窗帘控制系统可以应用在家庭、办公室等场所。
例如:1、家庭。
用户可以在智能手机App上设置好开关时间,窗帘就会按照用户的需求自动开关。
当用户需要手动开关窗帘时,也可以通过App进行控制。
智能窗帘控制系统设计与研究一、本文概述随着科技的不断进步和智能化生活的日益普及,智能家居系统作为现代化生活的重要组成部分,正逐渐受到人们的青睐。
其中,智能窗帘控制系统作为智能家居系统的关键一环,不仅能够提供便捷的操作体验,还能够根据环境光线、温度等因素自动调节窗帘的开合程度,以实现室内环境的智能化控制。
本文旨在深入研究和探讨智能窗帘控制系统的设计与实现。
文章将对智能窗帘控制系统的基本组成和工作原理进行详细介绍,包括窗帘电机、控制器、传感器等关键部件的功能和选型。
文章将重点分析智能窗帘控制系统的设计要点,包括硬件设计、软件设计以及人机交互界面设计等方面,以期为后续的系统开发提供有益的参考。
本文还将对智能窗帘控制系统的性能评估和优化进行深入研究。
通过对现有智能窗帘控制系统的性能测试和分析,发现系统存在的问题和不足之处,并提出相应的优化措施和改进方案。
这些研究成果不仅有助于提升智能窗帘控制系统的性能和稳定性,还能够为智能家居系统的发展提供有益的借鉴和启示。
本文还将对智能窗帘控制系统的应用前景进行展望,分析其在智能家居领域的发展趋势和市场需求,以期为推动智能家居系统的发展提供有益的参考和指导。
二、智能窗帘控制系统概述随着科技的发展和人们生活水平的提高,智能家居作为现代生活的重要组成部分,越来越受到人们的关注和喜爱。
智能窗帘控制系统作为智能家居的一个重要环节,不仅提供了便捷的操作方式,而且为家庭带来了更多的舒适和智能化体验。
智能窗帘控制系统通过集成先进的电子技术、传感器技术和网络通信技术等,实现了对窗帘的自动化、智能化控制。
用户可以通过手机、平板电脑等智能设备,随时随地控制窗帘的开关、调节窗帘的开合程度,甚至可以根据室内的光线、温度等环境参数自动调节窗帘的状态,以达到最佳的室内环境。
智能窗帘控制系统的核心组成部分主要包括控制器、电机驱动装置、传感器和执行机构等。
控制器负责接收用户的指令或根据环境参数进行判断,发出相应的控制信号;电机驱动装置则负责驱动窗帘的开关和调节;传感器用于检测室内的光线、温度等环境参数,为控制器提供决策依据;执行机构则根据控制器的指令,执行窗帘的开关和调节动作。
实用智能窗帘控制器的设计1绪论1.1研究意义随着电子信息技术迅猛发展,人们对智能家居的要求越来越强烈,方便及舒适的智能窗帘是适应现代化办公和生活环境的迫切需要。
智能家居控制系统必将成为未来住宅的发展趋势,走进普通居民的家居,进一步提高居民的家居生活品质与品味[1]。
智能窗帘作为其中的一个重要组成部分,其发展也标志着智能家居的发展程度,现在的智能窗帘控制系统集现代光、机、电为一体,是智能家居的理想选择,尽力达到完美与和谐的统一。
本设计根据现代化办公和生活环境的迫切需要,以单片机STC89C54RD+为主控芯片,利用光强度传感器BH1750FVI、温湿度传感器、红外遥控器、红外对管等传感器设计一个实用智能窗帘控制器。
其取代了传统的手动推拉窗操作,以一种人性化的工作模式适应人们日益追求简单、方便、舒适的生活方式。
1.2 实用智能窗帘控制器的设计的发展自从世界上第一幢智能建筑1984年在美国出现后,美国、加拿大、欧洲等经济比较发达的国家在智能家居的设计上也提出了各种方案[2]。
智能窗帘作为其中的一个重要组成部分,其发展也标志着智能家居的发展程度,智能窗帘是未来居家生活的发展方向,虽然现在普及比较少且大多是有钱人的专属,但是随着电子技术的飞速发展和电子元件价格的下降,具有功能完备、安全性较高、便于窗帘的维护、性价比高等优点的智能窗帘得到窗帘设计者的青睐。
1.2.1基于无MCU智能窗帘控制器的设计无MCU的智能窗帘控制器典型设计原理如图1.1,其核心电路为CK-95专用窗帘驱动模块。
该控制器把控制信号经逻辑变换和电平变换后送到CK.95窗帘驱动模块控制电机工作,根据控制信号执行输出从而控制窗帘的开和关[3]。
奥兰AL.CK01由驱动模块、电源模块、遥控接收及定时电路、控制电路等组成,其体积小巧,安装方便。
但是,这种设计的控制器没用到微处理器MCU,使其控制不灵活,每一种功能上改动必会引起硬件上的变化,显得并不智能,不能满足高效、智能窗帘控制机的要求。
1.2.2基于PLC智能窗帘的设计基于PLC智能窗帘的设计框图如图1.2所示。
接通开关后,打开PLC电源,PLC启动后就对煤气检测模块、烟雾检测模块、温度检测模块、红外线检测模块等进行检测[4]。
PLC根据这些信息自动控制窗户或者窗帘的开关。
该智能窗设计最大的特点是功能模块化,PLC的接口较多,使得该设计的制作和编程较为方便。
显然PLC的功能强大可以完成一个智能窗户的所有功能,其利用输入的各个检测信号输入到预处理模块进行电量转换,并将信号输入到PLC处理,控制输出模块的动作,进行智能窗户的设计,功能十分完备。
但是,其价格昂贵,一个低端的PLC裸机就高达一千元左右,再加上其体积庞大不易安装、I/O 接口的浪费,显然是大材小用了。
图1.2 基于PLC的智能窗帘的设计1.2.3基于网络化智能窗帘控制器的设计基于Zigbee技术设计的智能窗帘网络化控制系统,其典型的原理框图为图1.3。
利用系统网络的拓扑和采用Zigbee网络技术来对整栋办公大楼的窗帘进行集中控制管理[5]。
根据室外温度、光照强度等参数控制窗帘或者窗户,同时可以起到节约能源和美化整栋建筑幕墙的作用。
但是这种方案把每个办公室的温度和光强的情况统一化了,没有按照每个办公室的实际需要而进行统一的管理和控制,使其在广泛利用方面有一定的局限性。
图1.3 基于Zigbee技术的智能窗帘网络化控制系统1.3 研究容设计容:设计一个智能窗帘,用STC89C54RD+为主控芯片,以数字光强度、湿度、温度等传感器作为外围电路的窗帘控制器。
将各传感器的信号送入单片机,利用单片机发出控制信号去驱动电机转动,完成一个窗帘控制器的设计,使其具有功能完备、安全性较高、便于维护等特点。
该控制器能检测环境的光线强度和湿度,并根据自己设点值自动打开窗帘的打开程度;定时早晚开关窗帘;红外遥控远程控制窗帘的开关和参数设置;能用液晶显示实时显示工作参数等。
1.4 论文结构整个论文结构安排如下:第1章绪论:介绍智能窗帘的背景、意义和发展现状第2章系统硬件设计:讲述本设计所用到的各硬件模块的功能和实现方案第3章系统硬件模块:系统的介绍硬件系统的总体电路和各个模块硬件功能的实现第4章系统软件设计:系统地介绍软件流程、各模块的软件设计和总体程序组合第5章系统的调试:从模块到整机的调试第6章结束语2系统硬件设计2.1功能要求主要功能:⑴光线强度检测:通过光线强度传感器实时检测光线强弱,控制窗帘打开的合适程度,为室提供设定的光线强度;⑵时钟定时及万年历功能:能提供一个简单的万年历功能并能够定时早晚开关窗帘;⑶红外遥控远程控制:可以用遥控进行窗帘的开和关,以及各个参数的设置;⑷湿度检测:能完成湿度检测,当房屋湿度太大能自动打开窗帘进行通风;⑸各参数(光线强度、湿度、工作模式、万年历等)的实时显示;⑹窗帘的完全关闭和打开的自动检测及控制等。
根据设计的需要,将单片机最小系统、传感器模块、液晶12864显示、电机驱动电路和电机模块、红外遥控器和遥控接收模块、电源模块等有机组合完成以上的设计要求。
2.2设计方案利用单片机STC89C54RD+为主控芯片,以数字光强度、湿度、温度、红外对管等传感器为外围电路的有机结合,送入单片机中去驱动电机的转动。
最终完成一个具有功能完备、安全性较高、便于窗帘维护等特点的窗帘控制器, 总体设计框图如图2.1。
模块化设计:⑴单片机最小系统模块:单片机的电源电路、开关、必要的时钟电路、复位电路及按键;⑵传感器模块:BH1750FVI是用16位数字光强度传感器,利用部的模数转换器把采集光的强度实时送到STC89C54RD+中进行处理,理将温湿度传感器等信号通过电量转换送入单片机[6];⑶显示模块:通过液晶12864显示时间和工作模式及其参数等;⑷电机模块:经过单片机对各种传感器的实时信息输入,根据预先设置好的参数对电机进行控制,主要为正转和反正的控制;⑸遥控模块:通过红外解码,进行遥控器的重新设计;⑹红外对管的模块,设计红外对管电路,能完成窗帘的完全关闭和打开的自动检测及控制等。
图2.1 窗帘总体设计框图2.3小结本章主要讲述了该设计要完成的主要功能和设计方案,根据功能确定智能窗帘设计的总体框图,以及其硬件电路设计的整体情况。
完成了分析功能要求和确定设计方案。
3 系统硬件模块3.1系统总体电路本设计的系统总体电路如图3.1所示。
控制部分是以STC89C54RD+单片机为核心的最小系统[7];液晶12864显示各参数包括光线强度、湿度、工作模式、万年历等;把BH1750FVI实时采集光强信号和DHT11实时采集温湿度值送入最小系统进行处理;红外接收头接收遥控输入数据主要为功能键和数值键;DS1302提供一个万年历的功能,让预设时间和万年历时间一致,完成早晚开窗帘的开和关;2对红外对管分别完成完全打开和完全关闭的检测功能,使得电动机在完全打开和完全关闭时停下来。
图3.1 系统总体电路图3.2 STC89C54RD+单片机最小系统主控制器在一定程度上也决定了系统的整体性能,本设计选择的主控芯片是STC89C54RD+单片机。
STC89C54RD+是宏晶科技公司推出的抗干扰性强、低功耗、高速、完全兼容传统8051指令代码且具有良好性价比的单片机。
此单片机具有双倍速功能,支持6周期模式运行;还具备ISP在线系统编程功能,不用购买额外的编程器,为开发带来方便;最主要的是其具有16k字节Flash程序存储器和1280字节的RAM数据存储器,可以大大的满足使用者在编写复杂程序时遇到容量不够用的问题。
本设计使用的传感器和外围电路较多,因此需要较大的存储容量,无需扩展外部程序存储器和数据存储器。
考虑以上因素STC89C54RD+单片机是最好的选择,其最小系统为图3.2。
图3.2 单片机最小系统3.3 LCD12864显示模块本设计采用带有中文字库的液晶显示器12864,显示的分辨率是128*64,置有8192 个16*16 点汉字和128个16*8点的ASCII字符。
该模块的接口方式灵活、简单,让程序的编写也较为方便;同时还具有工作电压低、耗电量低等特点。
由该模块构成的液晶显示与同类型图形的点阵液晶显示模块相比,在硬件电路结构和显示程序上都要简洁得多。
考虑到要实时显示时间、光线强度、湿度、窗帘模式等参数,从而12864成为本设计的最佳选择。
引脚接法如图3.3所示。
图3.3液晶显示电路模块3.4时钟模块DS1302 是DALLAS公司推出的新一代低功耗、高性能、自带RAM的时钟电路芯片。
其可对年、月、日、周日、时、分、秒等精确计时,可以工作在2.5V~5.5V之间,满足本设计的5V电源供电;DS1302部结构中包含一个为31×8临时性存放数据的寄存器RAM;可以在工作时接上主电源和后备电源双电源引脚,同时也为备用电源CR2032充电。
本设计采用三线(SCLK、I/O、RST)接口与单片机之间的同步通信。
按照设计需要利用DS1302和单片机结合做有一个万年历模块设计 [8]。
利用万历年中的时间进行早晚开关窗帘设定,时钟模块的电路如图3.4所示。
图3.4 时钟模块外围电路3.5光线传感器模块一般测光线强度的电路模块用到光敏电阻,光敏电阻需要用模数转换器将其模拟信号转换为数字信号,电路复杂、费用高而且光敏电阻进行光强度采集不够理想等缺点。
从而人们提出了一种利用16位高精度数字光线强度传感器BH1750FVI进行光强度检测仪的设计方案[9]。
利用 IC 总线接口数字型光强度传感器还可以避免额外的模数转换带来的误差,可在12864液晶显示器上进行测量数值的显示。
该传感器具有光强度采集精度较高、实时性较强、反应速度非常灵敏等优点,并且电路设计较为简单,利用它的高分辨率可以探测较大围的光强度变化(1lx.65535lx),可以很好地满足人们办公和居家的使用需要。
除电源和接地外,只需使用2个I/O接口就可以实现光线强度的实时读取,使用十分方便,其引脚接法如图3.5所示。
图3.5光线传感示模块外围电路3.6红外遥控模块红外遥控系统如图3.6所示,由发射器和接收器两部分组成。
遥控发射部分一般包括键盘矩阵、编码调制电路和LED红外发射器;接收部分一般由光、电转换放大器、解调和解码电路等组成。
本设计采用的是1838T红外接收头,其体积和普通的三极管样的体积一样大小,使用十分方便,它集成红外线的接收、放大、解调,不需要外接任何其他元件就能完成从红外接收到输出与TTL电平信号兼容的所有工作。
1脚接VCC接电源,2脚GND是地线,3脚脉冲信号输出(P33),系统只要检测到INT0信号下降沿就能测出控制指令,从而完成相应的功能。